Antena Z-Wave: 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

• Antenas passivas aumentam a potência e o alcance
• Sem desmontagem ou solda necessária
• Barato
• Fácil de instalar

Tenho experimentado com o meu sistema Z-Wave Plus para aumentar o alcance dos meus sensores de porta / janela alimentados por bateria. Eu os uso para monitorar minhas armadilhas de rato / mouse e precisava de mais distância. Veja meus outros https://www.instructables.com/id/Wireless-Mouse-Tr… instrutíveis

Se você não quiser ler todas as informações técnicas abaixo, tente prender um fio de cobre ou de piano de 8 "em um sensor o mais próximo possível da antena interna (veja as marcas de caneta preta nas imagens 1 e 2) e veja se aumenta o alcance. Também prenda um fio de 8 "ao hub Z-Wave perto da antena interna, para o hub Smartthings V3 prenda-o na frente do lado direito enquanto você está olhando para a face do hub, diretamente na linha com o conector de alimentação. Todas as antenas passivas devem ser verticais. Para testar, acione o sensor 10 vezes antes e depois de adicionar as antenas e verifique o histórico para ver quantos eventos são registrados.

Colocar o fio próximo à antena interna é crítico. Ambos os meus sensores foram desmontados para descobrir onde as antenas internas estão localizadas, elas estão do lado oposto à bateria. A antena na figura 1 parece uma pequena mola sob a marca preta. A antena da figura 2 é quase um retângulo completo, marcado pelas linhas pretas. Coloque a antena passiva diretamente sobre qualquer uma das marcas pretas. Ao mover a antena passiva na primeira imagem sobre a antena interna, o sensor passou de gravação de 0/10 a 10/10 eventos de fechamento aberto bem-sucedidos registrados no histórico do mesmo local

My SmartThings Antenna Instructable, a maioria das informações é repetida na última etapa deste instructable

www.instructables.com/id/SmartThings-Anten…

Procedimento de teste

Antenas passivas (fios de cobre finos) foram conectadas aos sensores e testadas quanto à intensidade do sinal com um Hackrf One SDR (Software Defined Radio). Comprimentos de ¼, ⅝ e 1 comprimento de onda foram comparados sem antena. A antena de comprimento de onda ⅝ teve o melhor desempenho.

Abaixo estão os resultados em dB. dB é uma escala logarítmica, portanto, um aumento de 3 dB na potência é 2x a potência. Por exemplo, se você for de -50dB para -47dB, a potência aumentou em 3dB ou dobrou.

Os níveis de potência foram medidos na frequência US Z-Wave PLus de 916 MHz. Para cada medição separada por uma vírgula nos dados abaixo, o sensor da porta foi disparado ~ 10 vezes e o pico dos 10 disparos foi registrado.

Resultados do teste de potência de pico de 916 MHz

Antena passiva de 5/8 de comprimento de onda (melhor desempenho!)

-55.6db, -55.4db, -55.6db, -55.6db, -56.3db

1 comprimento de onda (mais longo NÃO é melhor!)

-59,9dB, -59,4db, -59db

1/4 de comprimento de onda (a maioria das informações da Internet recomenda antenas passivas de 1/4 de comprimento de onda, 5/8 é MUITO melhor!)

-64,7dB, -66,4db, -62,8db

Sem antena passiva (estoque)

-71db, -68.5db, -69.1db, -67.4db

Observação

Z-Wave e Z-Wave Plus usam a mesma frequência. Z-Wave Plus é a versão mais recente com maior alcance e melhor duração da bateria, então compre Z-Wave Plus se puder

Esses são os dois sensores que estou usando.

Sensor de porta / janela Monoprice Z-Wave Plus, SEM LOGO (Este teve o melhor ganho de potência medido com a antena 5/8) Atualização: O sensor foi desmontado para localizar a antena interna, coloque a antena passiva em cima de qualquer um dos as marcas pretas na foto 2.

www.monoprice.com/product?c_id=122&cp_id=1…

Sensor de porta e janela Monoprice Z-Wave Plus, sem logotipo (tinha um ganho de energia muito menor) Atualização: O sensor foi desmontado para descobrir onde a antena interna estava localizada e mostrou uma grande melhoria na quantidade de eventos de teste registrados (0 / 10 eventos registrados localização antiga, 10/10 nova localização) movendo a antena sobre o ponto preto na 1ª imagem.)

www.monoprice.com/product?p_id=24259

Etapa 1: fazendo uma antena passiva

Encontre sua frequência de onda Z na lista da Wikipedia abaixo. Muitos países têm 2 frequências, se você não tiver certeza de qual frequência seu dispositivo de onda Z está, escolha a média de 2. A maioria da documentação diz que a frequência dos EUA é 908,42 MHz, medi meus dois sensores na segunda frequência 916 MHz.

Lista de frequência Z-Wave

Pegue sua frequência e coloque no link da calculadora abaixo para obter 1 comprimento de onda e multiplique por ⅝ para obter 5/8 de comprimento de onda, este será o comprimento de sua antena / fio.

www.everythingrf.com/rf-calculators/freque…

Aqui está como calcular o comprimento para as 2 frequências dos EUA

Onda Z mais 908,42 MHz: comprimento de onda = 0,33001526m = 12,99 polegadas: ⅝ comprimento de onda = 8,11 polegadas

Onda Z mais 916 MHz: comprimento de onda 0,32728434 = 12,88 polegadas: ⅝ comprimento de onda = 8,05 polegadas

Corte um fio de cobre de pequena bitola ou fio de piano com o comprimento de onda de 5/8 que você calculou. Você pode conseguir cordas de piano na loja de ferragens, pegue as mais finas que têm.

Prenda o fio na lateral do sensor e teste!

Dica: para um alcance maior, tente apontar a frente de seu hub de onda Z para o sensor mais distante. Eu tenho hub Samsung Smartthings v3, seu site diz que a recepção mais forte é pela frente.

Etapa 2: como as medições foram feitas

A primeira imagem está com a antena passiva de 5/8 de comprimento de onda colada na frente, a segunda imagem está sem antena.

Usei um Hackrf One porque poderia pegá-lo emprestado de um amigo. É um exagero medir a onda Z, existem SDRs mais baratos que devem funcionar, embora eu não esteja familiarizado com eles. Você precisa de um que mede as frequências na faixa da onda z, ~ 850Mhz a ~ 950Mhz. Se alguém descobrir como medir com um SDR mais barato, por favor, comente.

Equipamento de medição

Hackrf One ~ $ 300

www.seattletechnicalbooks.com/hackrf

Acho que essa é a antena, vou atualizar depois que eu perguntar ao meu amigo.

Software de Medição

Eu usei este analisador de espectro gratuito, 'Analisador de espectro de hackrf de Pavsa'. Era fácil de configurar, era confiável e funcionava bem.

Configurações de medição

Defina o analisador de espectro para começar logo abaixo e terminar logo acima da frequência da onda z, para mim foi de 915Mhz a 917Mhz. Eu brinquei com o número de amostras e FFT Bin (Hz) até obter medições consistentes, 5000 Bin (Hz) e 65536 amostras funcionaram bem. Na guia de opções do gráfico, escolha ‘Cachoeira habilitada’, ‘Mostrar picos’ e ‘Exibição persistente’ e defina ‘Tempo de persistência’ para 60 segundos.

Etapa 3: Antena Passiva do Hub Smartthings V3

Tente prender um fio de comprimento de onda de 5/8 (8 "para onda Z dos EUA) no lado direito frontal do hub Smartthings V3; o teste abaixo mostra que ele estende o alcance

Encontrei uma foto da placa de circuito do hub Smartthings V3, veja o link abaixo. A antena de onda Z está na frente do hub, diretamente à frente do conector de alimentação. A imagem abaixo é a parte inferior da placa de circuito, então a antena passiva precisa ficar no lado direito. Para outras marcas de hubs, tente descobrir onde a antena interna está montada e coloque o fio o mais próximo possível.

community.smartthings.com/t/should-i-wait-…

Não consegui encontrar uma maneira de forçar o hub Smartthings a enviar um sinal de saída para medição com o SDR, então acionei meus sensores 15 vezes cada um sem antena hub passiva e 15 vezes novamente com uma antena hub passiva a ~ 40 'do eixo. O histórico foi verificado para ver quantos eventos foram registrados. Meus resultados com a antena de hub passiva foram quase perfeitos.

Resultados sem antena de hub passiva

Sensor retangular 11/15 (eventos registrados / total de vezes que o sensor foi acionado)

Sensor arredondado 13/15

Resultados com antena de hub passiva

Sensor Retangular 15/15

Sensor arredondado 14/15

Etapa 4: experimento de antena passiva Smartthings V3

Com os sensores descobri que colocar a antena passiva mais perto da antena interna aumentava o sinal. Colocar a antena passiva mais perto da antena interna do hub deve ajudar a aumentar o sinal / alcance também. Não consegui separar o cubo, então acabei fazendo um grande orifício sob o pé de borracha e colocando um fio de 8 "(comprimento de onda de 5/8) próximo à antena interna. Ele está cerca de 1/2" mais próximo do que estava preso. para a frente do hub. A antena interna parece uma mola com o mesmo diâmetro de um lápis (veja a figura 3). Atualmente não tenho como fazer medições com esta antena. Estou tentando pegar emprestado o Hackrf One SDR para fazer as medições e postá-las.

Desmontagem Drama

Eu tentei, sem sucesso, desmontar o hub. Não há parafusos sob a etiqueta ou a alça de borracha quadrada. Parece que a parte inferior desliza, há até uma seta mostrando em qual direção deslizar. O meu não escorregava, até tentei usar um martelo e uma grande chave de fenda de lâmina chata para forçá-lo a deslizar nas duas direções, ele não se mexia. Acabei usando uma broca grande para fazer um buraco que será coberto pelo cabo de borracha. Observe que a placa está montada de cabeça para baixo, você precisa perfurar a partir da parte inferior para ter acesso à antena. A antena está diretamente na frente do plugue de alimentação, consulte a figura 3.